1
U
VOD
Brza industrijalizacija, urbanizacija i razvoj ljudskog društva dovode do
ugrožavanja životne sredine i do prebrzog iskorišćavanja prirodnih resursa. Na
Svetskom samitu održivog razvoja koji je održan u Johanisburgu, 2002. godine
ustanovljeno je da su dva najveća problema na koja treba usmeriti pažnju: kontrola
zagađenja sredine i konzervacija prirode i prirodnih resursa.
U cilju sprečavanja štetnih efekata izazvanih zagađenjem, ulažu se značajni
napori za smanjenje nastajanja zagađenja i razvijaju poboljšane fizičke, hemijske i
biološke metode za tretman postojećg otpada, bilo u postrojenjima, inženjerskim
sistemima ili u prirodi (
in situ
). Jedan pristup za smanjenje problema kontaminacije je
smanjenje ili potpuno eliminisanje korišćenja štetnih ili toksičnih supstanci. Na taj način
se smanjuje mogućnost prodiranja zagađivača (kontaminanata) u prirodnu sredinu.
Međutim, u praksi ovo nije uvek lako postići jer je veliki deo naše socijalne i komunalne
strukture izgrađen korišćenjem ovih materijala (na primer, korišćenje automobila koji
dovode do zagađenja vazduha – teško je danas izbaciti automobile iz upotrebe).
Drugi način da se smanji nastanak zagađivača je primena novih tehnologija.
Međutim, u nekim slučajevima su troškovi nadogradnje postojećih operacija, kako bi se
uklopile nove tehnologije, veoma veliki. Zbog toga se dramatične promene ne mogu
očekivati brzo, ukoliko nisu uključeni komercijalni interesi.
Još jedna mogućnost smanjenja zagađenja je nametanje industriji da sama
tretira sopstveni otpad tako da se efluenti potpuno neutrališu pre odlaganja. Ovaj pristup
je prihvaćen u mnogim evropskim zemljama. Zbog povećanja troškova tretmana otpada,
kompanije se istovremeno trude da proizvodnju svog otpada svedu na minimalnu meru.
Skorijih godina se javio značajan interes za korišćenje bioloških pristupa za
tretman zagađivača u prirodi. Ovaj pristup se raširio u oblasti koja se naziva ekološka
biotehnologija (biotehnologija životne sredine). Ekološka biotehnologija je
multidisciplinarna integracija nauke i inženjerstva u okviru koje se koriste ogromni
biohemijski potencijali mikroorganizama, biljaka i njihovih delova, u cilju očuvanja
životne sredine i upravljanja raznim ekološkim problemima.
Sama biotehnologija je koristan instrument za poboljšanje proizvoda i procesa
u održivom razvoju. Primena biotehnologije i novih industrijskih biotehnoloških procesa
može značajno doprineti sprečavanju daljeg zagađenja i smanjenju otpada uz znatno
očuvanje energetskih resursa. Ekološka biotehnologija angažuje različite grupe
metodoloških pristupa za iskorišćavanje prirodnog biodiverziteta mikroorganizama i
njihovog enormnog metaboličkog kapaciteta. Tehnološki napredak u ekološkoj
2
biotehnologiji se odnosi na industrijsku preradu materijala pomoću mikroorganizama
kako bi se dobio željeni proizvod ili proizvod koji će biti koristan za druge namene.
Ekološka biotehnologija obuhvata korišćenje mikroorganizama za poboljšanje
kvaliteta životne sredine, transformacijom neželjenih i štetnih supstanci u netoksične
supstance i/ili razgradnjom određenih zagađivača kako bi se obnovila životna sredina. U
okviru ekološke biotehnologije se vrši otkrivanje i izolacija mikroorganizama sa
metaboličkim potencijalom koji se može iskoristiti za industrijsku primenu uz korišćenje
molekularnih metoda za procenu prirodne distribucije mikroorganizama u životnoj sredini
i ekoloških funkcija koje oni izvode.
Ekološka biotehnologija obuhvata sve biotehnološke pristupe koji se mogu
primeniti za upravljanje ekološkim problemima. Od opšteg interesa u ovoj oblasti su
primena genetičkih inženjerskih metoda, primena imobilizacionih tehnika za tretman
otpada i razvoj i poboljšanje bioreaktora za tretman otpadnih voda.
Tehnike genetičkog inženjerstva se primenjuju za poboljšanje efektivnosti
mikroorganizama koji se koriste za smanjenje količine toksičnih supstanci u životnoj
sredini. Napredak u genetici i genetskom inženjerstvu ima veliki uticaj na korišćenje
biotehnologije u kontroli zagađenja. Zabrinutost vezana za korišćenje genetski
modifikovanih organizama (GMO) i njihovog uticaja na životnu sredinu u velikoj meri
ograničava mogućnost njihovog uvođenja u prirodnu sredinu pri procesima remedijacije.
Za sada se rekombinantni mikroorganizmi koriste samo u bioreaktorima, a njihova šira
primena zavisi od poznavanja ekoloških funkcija i procene rizika koji se odnosi na
populacije uvedenih mikroorganizama.
4
S
LIKA
1.1.
M
EĐUSOBNI ODNOSI ATMOSFERE
,
HIDROSFERE
,
GEOSFERE I BIOSFERE
Sva živa bića čine
biosferu
. Živi organizmi i aspekti životne sredine koji su
direktno vezani za njih se nazivaju biotici, a drugi deo životne sredine je abiotički.
Antrosfera
se može definisati kao deo životne sredine koju su izgradili ljudi ili je koriste
za svoje aktivnosti. Tokom većeg dela svog boravka na Zemlji, čovek je imao malo
uticaja na životnu sredinu, praveći male kuće ili šatore za svoje stanovanje,
raščišćavajući šume praveći uzane staze za svoj prolazak, koristeći plodove zemlje za
svoju ishranu u onoj meri koliko mu je to bilo potrebno. Međutim, sa industrijskom
revolucijom, posebno u poslednjih nekoliko stotina godina, ljudi su, masovnom
izgradnjom različitih struktura za svoje potrebe, znatno izmenili i ostale sfere, posebno
geosferu, tako da se antrosfera može posmatrati kao posebna oblast sa nerazdvojivim
uticajima na životnu sredinu u celini.
Biolozi koriste izraz
ekosistem
za fizičko okruženje određenih dimenzija,
zajedno sa svim organizmima koje ga naseljavaju. Jedan ekosistem poseduje fizičke,
hemijske i biološke komponente zajedno sa izvorima energije i putevima razmene
energije i materijala. U ekološkoj terminologiji,
stanište
nekog organizma je mesto gde
živi, a njegova
ekološka niša
određuje ulogu koju organizam ima u ekosistemu. Reč
populacija
se koristi da opiše grupu pojedinaca iste vrste a
gustina populacije
predstavlja broj takvih pojedinaca po jedinici zapremine ili površine. Sve populacije koje
naseljavaju određeni prostor čine
zajednicu
. Populacija može biti stabilna ili može da
raste eksponencijalno što se naziva eksplozija populacije. Eksplozija populacije koja je
rezultat nekontrolisanog trošenja resursa, akumulacije otpada i predacije, kulminira u
5
nagli pad koji se naziva krah populacije. Ponašanja populacije u nekoj sredini kao što su
hijerarhija, teritorijalnost, socijalni stres i obrasci ishrane imaju veliku ulogu u određivanju
sudbine populacija.
Za proučavanje ekologije često je pogodno podeliti životnu sredinu u četiri
široke kategorije.
Terestrijalna sredina
se odnosi na zemljište i sastoji se od bioma,
kao što su pašnjaci, savane, pustinje ili nekoliko vrsta šuma.
Slatkovodne sredine
se
mogu dalje podeliti na staništa stajaćih voda (jezera, rezervoari) i staništa tekućih voda
(potoci, reke). Okeanske
morske sredine
karakterišu se slanom vodom i mogu biti
podeljene na plićake kontinentalnih grebena u
neritičnim zonama
i dublje vode okeana
koje čine
okeanski region
. Okruženje u kome dve ili više vrsta organizama žive zajedno
uz uzajamnu korist naziva se simbiotičko okruženje.
1. 2. Zagađenja životne sredine i njihovi izvori
Zahtevi rastućeg stanovništva, zajedno sa željom većine ljudi za boljim
materijalnim standardom života, doveli su do zagađenja svetskih razmera. Zagađenja
životne sredine se mogu podeliti na zagđenja vode, vazduha i zemlje, mada su sve tri
oblasti povezane. Na primer, neki gasovi emitovani u atmosferu mogu se konvertovati u
jake kiseline atmosferskim hemijskim procesima, padajući na zemlju u vidu kiselih kiša,
zagađujući vodu. Nepropisno odložen opasan otpad može iscureti u podzemne vode
koje se eventualno izlivaju kao zagađene vode u potoke.
U nekim slučajevima zagađenje je jasna pojava, dok je u drugim subjektivna
ocena učesnika. Na primer, ostaci toksičnih organohlornih rastvarača koji cure u sistem
za vodosnabdevanje iz deponije opasnih otpadnih hemikalija su očigledni zagađivači za
sve. Međutim, glasna muzika, pojačana do visokog nivoa decibela, zahvaljujući čudu
moderne elektronike, je ugodna za neke ljude, a vrlo je određen oblik zagađenja bukom
za druge. Ponekad, vreme i mesto mogu odrediti šta se može nazvati zagađivačem. Na
primer, fosfati koji se u tretmanu otpadne vode moraju ukloniti, hemijski su isti kao fosfati
koje poljoprivrednici na obližnjim poljoprivrednim dobrima kupuju po visokoj ceni za
đubrenje zemlje. Većina zagađivača predstavljaju resurse koji su došli do otpada. Što se
resurs više iscrpljuje i što je skuplji, veći je ekonomski pritisak da se nađu rešenja za
njegovo iskorišćenje iz otpada.
Zagađenje životne sredine je jedan od najčešćih ekoloških problema u svetu.
Veoma je važno sagledati da nisu svi zagađivači proizvedeni ili sintetički, da mnoge
supstance mogu doprineti zagađenju i da, verovatno, bilo koja biološki aktivna
supstanca koja je važna za ljude, ima potencijal da utiče na povećanje efekata
zagađenja. Zbog toga je veoma teško klasifikovati zagađivače, jer oni očigledno ne
predstavljaju jedinstvenu klasu već obuhvataju širi spektar različitih supstanci.
7
Energija
- jonizujuće zračenje
- toplota
- buka
Zagadjivač
Hemijske supstance
Veštačke
- toksične - štetne
- CFC - plastika
- DDT - staklo
Prirodne
- esencijalne - neesenicjalne
- CO2 - olovo
- nitrati - bakar
S
LIKA
1.2
J
EDAN OD MODELA KLASIFIKACIJE ZAGAĐIVAČA NA OSNOVU HEMIJSKE ILI FIZIČKE PRIRODE
SUPSTANCE
1.2.1.1 Toksičnost
Toksičnost predstavlja potencijalno oštećenje živog organizma, pod uticajem
zagađivača, koje može biti kratkoročno ili dugoročno. Toksičnost se obično određuje
prema koncentraciji zagađivača i vremenu izlaganja, mada ovaj međuodnos nije uvek
lako odrediti. Veoma toksične supstance mogu ubiti za kratko vreme ili u malim
koncentracijama, dok manje toksične zahtevaju duži period izlaganja ili veće
koncentracije da bi dovele do oštećenja. To izgleda prilično jasno. Međutim, neki
zagađivači koji mogu ubiti u visokim koncentracijama, pri niskim koncentracijama takođe
mogu imati efekat na ponašanje organizma ili na povećanje njegove osetljivosti na
ekološke pritiske tokom života. Raspoloživost (mogućnost unošenja u organizam)
zagađivača je takođe karakteristika sa velikim uticajem, kako na sveobuhvatnom,
fizičkom nivou, tako i u odnosu na njegovu biološku raspoloživost kod pojedinih osoba,
koja zavisi od starosti i opšteg zdravstvenog stanja osobe.
Podela toksičnog delovanja se može izvršiti na osnovu nekoliko kriterijuma.
Važna dva su prema načinu delovanja i prema vremenu izlaganja organizma.
Prema načinu delovanja
, oni mogu imati teratogeno, mutageno, kancerogeno
dejstvo ili mogu delovati na imuni i reproduktivni sistem živih (viših) organizama.
Teratogeno
dejstvo se ogleda u pojavi malformacija ploda, smrti ili posledica
koje se ispoljavaju u postnatalnom razvoju, pod dejstvom nekih hemijskih, fizičkih i
bioloških faktora sredine. Biohemijski mehanizmi teratogeneze mogu biti različiti. Oni
obuhvataju inhibiciju enzima ksenobioticima, gubitak esencijalnih supstrata fetusa, kao
što su vitamini, ometanja snabdevanja energijom ili izmene permeabilnosti membrane
placente.
Mutageno
dejstvo se ogleda u promeni količine ili strukture genetskog
materijala ćelija ili organizama, koja ostaje stalna i prenosi se na potomke. Iako se
